畢業設計-車軸蓋沖壓工藝及模具設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 83。 37 附 錄 1 車軸蓋沖壓復合模的設計 湘潭大學 2021 級材料成型及控制工程班 摘要： 本文設計了一副車軸蓋復合模具，分析了零件的成型工藝，介紹了模具的主要工作零件的設計和加工，模具材料的選擇，同時還分析了模具的工作過程。 關鍵詞： 復合模；模具結 構；工藝分析 Design of pound die for automotive shaft cup Class Materials Processing and Control,Grade2021,Specialty of Materials Processing and Control， Xiangtan University. Xiangtan 411105,China() Abstract: An design of a posite die for automotive shaft cup was designed in this paper. The forming technology for the automotive shaft cup was analyzed . The structure of the die, the design of the main parts of the die and the materials of die were introduced. At the same times the working progress of the die was analyzed. Key words:pound die。 die structure。 technological analysi 2 引 言 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。研究推廣能提高勞動生產率及產品質量、降低成和擴大沖壓工藝應用范圍的各種沖壓新工藝，是沖壓技術的發展方向之一。 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素。 在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較小而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求的。這時在 工藝上多采用工序集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合工序。根據工序的組合方法不同，又可將其分為復合、級進和復合 級進三種組合方式。 復合沖壓 —— 在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 級進沖壓 —— 在壓力機的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復合 級進沖壓 —— 在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。 雖然我國的模具工業和技術在 過去的十多年得到了快速發展，但與國外工業發達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發展的需求。 未來的十年，中國模具工業和技術的主要發展方向包括； ①提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平； ②在模具設計制造中廣泛應用 CAD/CAE/CAM 技術； ③大力發展快速制造成形和快速制造模具技術； ④在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； ⑤提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； ⑥發展優質模具材料和先進的表面處理技術； ⑦逐步推廣高速銑削在模具加工的應用； ⑧進一步 研究開發模具的拋光技術和設備； ⑨研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；開發新的成形工藝和模具。 3 第一章 零件的工藝分析和毛坯尺寸計算 零件的分析以及模具選擇方案 零件 圖 1為車軸蓋零件，料厚為 ，材料為 10鋼。 圖 1 車軸蓋零件 根據圖 1 可以知道，零件為拉深翻邊圓筒件。根據 GB/T150552021f 沖壓件未注公差尺寸極限偏差可查得 0 0. 6060? ?拉 深 件 外 形 尺 寸 為， 0 0. 5020? ?高 度 尺 寸 為 ，翻邊尺寸為 ? ? 。要生產此零件，需要在模具上進行四個工序，分別是落料，拉深，沖孔，翻邊。這四個工序可以在一副模具上完成，也可以在兩、三或者四副模具上完成，其需要在幾副上完成主要根據零件的外型和翻邊的次數以及拉深的次數來確定。 模具類型的選擇 根據上面分析，生產該零件可用單工序模具生產業也可以用復合模生產，具體用什么模具要從經濟性和工藝性進行選擇。 1 由于生產的是車軸蓋零件，所以應該是大批量生產的，對于以上兩種模具類型，復合模更適合一些。 2 復合模生產率較高，壓力機在一次行程內可完成兩道以上工序，而單工序模一次行程只能完成一道工序，所以生產效率較復合模要高一些。 4 3 復合模沖壓精度較單工序模要高。 4 復合模對原材料要求比單工序模要低一些。 5 復合模安裝，調整與操作簡單，單工序模有導向時安裝與調整方便。 根據圖知，如要用 復合模一次就把此零件成型，則四道工序要合理的進行，上一道工序的結果應不影響下一道的工序。四道工序的先后順序應該這樣安排：落料 拉深 沖孔 翻邊。這樣拉深不會影響翻邊預沖孔，翻邊才不受影響，計算不受影響。 根據以上五點，初步選用復合模，具體用不用還要看能否一次拉深及其翻邊。以下是計算能否一次成型以上兩個工序。 1 首先計算拉深毛坯的尺寸： 因為 H/ 2d =20/=，所以可以不用修邊余量。拉深毛坯尺寸為： )22()2/(8)22)(2/(2)(4 222 ????????????? rtDtrtrDtrtrHdD m ? 其中： 2d 拉深件中性層的直徑 H工件的總高度 D工件外側的直徑 r 圓角的半徑 t 板料的厚度 根據 GB/T150552021f 沖壓件未注公差尺寸極限偏差可以查得拉深毛坯尺寸為： ? 。 2 毛坯的相對厚度 =t/ 2d =所以查表得極限拉深系數： 1m = 3 零件的總拉深系數 總m =d/ mD = 1m ，故可一次拉深成功。 4 翻邊預沖孔直徑的計算 d=D++= D豎邊部分的中徑 H翻邊的高度 r翻邊的圓角半徑 t板料的厚度 5 翻邊系數的計算 板料的相對厚度 d/t=，而： )1(2/m a x ????? tmDH 極 工件H ，所以可以一次翻邊成功。 5 通過以上分析可知拉深和翻邊均能一次成形，零件可以一次實現落料、拉深、沖孔、翻邊 4道工序。由于拉 深為無凸緣、無壓邊圈拉深，先落料（落料尺寸為拉深毛坯尺寸），再拉深（拉深到設計深度），最后沖孔和翻邊。需要指出的是沖孔、翻邊 2個工序必須放在拉深完成后進行，否則，會影響所沖孔的大小，并會出現翻邊后 處開裂，翻邊高低不平的現象。 綜上可知，模具類型選選用復合模具更為經濟。 6 第二章 設備的選擇 由于該零件的生產過程要經過落料，拉深，沖孔，還有翻邊四道工序，且是先落料，再拉深，再 沖孔，最后翻邊，其模具類型選擇復合模形式。所以在選設備的時候要先計算哪個工序需要的力大些，其次還需考慮最大的力是否在壓力機安全范圍內等等，以下是壓力機選擇要考慮的基本因素： 1 沖壓設備的類型和工作形式是否使用于應完成的的工序；是否適合安全生產和環保的要求； 2 沖壓設備的壓力和功率是否滿足應完成工序的需要； 3 沖壓設備的 裝模高度， 臺面尺寸，行程等是否適合完成工序所用的模具； 4 沖壓設備的行程次數是否滿足生產率的要求等。 以下分別計算各個工序所需的力： 落料所需要的力的計算 1 沖裁力的計算 0F =Ltτ 其中 0F 沖裁力，單位為 N； t材料厚度，單位為 mm； τ 材料抗剪強度，單位為 MPa；對 10 鋼 取 296MPa； L沖裁周長，單位為 mm。 考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動，材料機械性能的變化，材料厚度的偏差等因素，實際所需沖裁力還必須增加 30%，即 F= 0F = 所以 0F = F= 2 頂件力： 0FKF 頂頂 ? 卸料力： 0FKF 頂頂 ? 因為材料為 10 鋼，查得： ?頂K ， ??頂K （取 ） 所以： NFKF ?? 頂頂 ， NFKF ?? 頂頂 3 總沖裁力 總F =F+ 頂F + 卸F = 拉深所需要的力的計算 1 拉深力的計算 1ktdP bp ??? = 7 pd 工件直徑 b? 材料抗拉強度極限在 (300440)Mpa之間，取最大值 440Mpa 1k 拉深系數 t 材料厚度 2 壓邊力的計算 ? ? 2 m a x0 .1 k t/ 2 .5 1F k F KN??壓 18 （ k1 ） D 式中：拉深比： k=D/d 最大拉伸力： m a x bkt kF ??? （ 1 ） （近似計算） 3 拉深總工藝力 總P =P+ NP = 沖孔所需要的力的計算 沖裁力 0F =Ltτ 其中 0F 沖裁力，單位為 N； t材料厚度，單位為 mm； τ 材料抗剪強度，單位為 MPa；對 10鋼 (半硬 )取 296MPa； L沖裁周長，單位為 mm。 考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動，材料機械性能 的變化，材料厚度的偏差等因素，實際所需沖裁力還必須增加 30%，即 F= 0F = 所以 0F = F = 翻邊所需要的力的計算 翻邊力的計算 P= ? t s? (Dd)= t材料的 厚度 s? 材料的屈服強度 D翻邊后孔中徑 d預沖孔直徑 選擇壓力機 根據以上幾個工序所計算的結果，落料的沖裁力最大，且該沖壓件選擇的模 8 具類型為復合模，這類模具在工作的時候是一道工序一道工序完成，在受力的時候各個工序所受的力不和其他的工序重疊，就是說在選設備的時候根據在各個工序里的最大力來選，且所受的力在安全范圍內。所以此副模具就是根據落料工序的總工 藝力來初選壓力機。 1 對于落料沖裁工序 ,壓力機的公稱力應大于或等于沖裁時總沖壓力的 倍 P≥ () 總F 其中 P壓力機的公稱力 F沖裁力的總沖壓力 P ≥ 2 沖壓設備的選擇 沖壓設備選擇的要求： 1) 壓力機的行程大小，應能保證成型零件的取出與毛坯的放入。 2) 壓力機的工作臺面尺寸應大于沖模的平面尺寸，還需留有安裝固定的余地，但是在過大的工作臺上安裝很小尺寸的沖模時，工作臺的受力條件 也是不理想的。所選的壓力機的工作臺面尺寸應與沖模的平面尺寸相適應。 3) 模具的閉合高度 0H ：模具在閉合時，上模座的上表面到下模座的下表面之間的距離。壓力機的閉合高度 H：滑塊在下死點時，工作臺面到滑塊下端面的距離。該距離一般是可以調整的，故一般的壓力機均由最大閉合高度 maxH 和最小閉合高度 minH 。 4) 壓力機的噸位要與總的沖壓力相適應。 根據所計算出的總沖壓力 F=。初步 選擇公稱壓力為 2500kN 的閉式單點單動壓力機 J31其基本參數如下 表 1： 表 1 J31250 基本參數 公稱壓力 2500kN 滑塊行程 315mm 標準行程次數 20 次 /min 最大閉合高度 490mm 閉合高度調節量 200mm 工作臺尺寸（左右） 1000mm 工作臺尺寸（前后） 950mm 標稱壓力行程 導軌間距離 900mm 滑快底面前后尺寸 850mm 拉深墊壓緊力 400KN 9 第三章 模架的確定和裝配草圖的設計 模架是標準件，各類模架的結構和尺寸已系列化、標準化。模架由五部分組成，上模座、下模座、導柱、導套和模柄，但標準模架不帶模柄。導柱和導套之間的導向對模具提供導向。 按照導柱和導套布置的位置和數量，模架分為四類。 后側導柱式：其開敞性好，便于操作，導柱分布不對稱，受力不平衡，拔模不方便，適于沖裁形狀比較簡單、小型、間隙較大的零件時使用的模具。 對稱導柱式：僅限于前后操作，受力平穩，導向準確可靠，拔模方便，兩根直徑不同，防止誤裝配。